【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖所示。 圖532 角效應(yīng)引起的變形翹曲分析結(jié)果顯示：。在產(chǎn)生翹曲變形的因素中，說明冷卻系統(tǒng)布置是合理的；；而取向因素引起的翹曲變形量為0，說明設(shè)計(jì)的制件結(jié)構(gòu)取向是一致的；。綜上所述，該制件的翹曲變形量是足夠小，說明設(shè)計(jì)是合理的。第1章 概述1．1 MOLDFLOW簡(jiǎn)介MOLDFLOW公司總部美國(guó)波士頓，是一家專業(yè)從事塑料成型計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）軟件開發(fā)和咨詢公司，是塑膠分析軟件的創(chuàng)造者，自1976年發(fā)行世界上第一套流動(dòng)分析軟件以來，一直主導(dǎo)著塑料CAE軟件市場(chǎng)。MOLDFLOW的承諾就是將“更好，更快，更省”（better,faster,cheaper）的產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶給每一位使用者。所有的MOLDFLOW產(chǎn)品圍繞的都是MOLDFLOW的戰(zhàn)略進(jìn)行廣泛的注塑分析。通過“進(jìn)行廣泛的注塑分析”將MOLDFLOW積累的豐富注塑經(jīng)驗(yàn)帶進(jìn)制件和模具設(shè)計(jì)，并將注塑分析與實(shí)際注塑機(jī)控制相聯(lián)系，自動(dòng)監(jiān)控和調(diào)整注塑機(jī)參數(shù)，從而優(yōu)化模具設(shè)計(jì)、優(yōu)化注塑機(jī)參數(shù)裝置、提高制件生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，使制件具有更好的工藝性。1．2 MOLDFLOW系列軟件MOLDFLOW的產(chǎn)品適用于優(yōu)化制件和模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，并提供了整體的解決方案。MOLDFLOW軟硬件技術(shù)為制件設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)，注塑生產(chǎn)等整個(gè)過程提供了非常有價(jià)值的信息和建議，而且這些信息可以方便地實(shí)現(xiàn)共享。1．2．1 MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS簡(jiǎn)稱MPA它為注塑成型過程提供了一個(gè)低成本，高效率的解決方案。其特點(diǎn)是： ?？梢詮娜我獾某Ｓ肅AD系統(tǒng)（CATIA、UG、PRO/E）中接受實(shí)體造型的STL格式文件，不需要任何修改； 。無需劃分有限元單元網(wǎng)格，可以直接進(jìn)行注塑成型分析； 。支持OPENGL技術(shù)，圖形處理高效，快捷； 。操作相對(duì)簡(jiǎn)單易學(xué)。第2章 MOLDFLOW分析基礎(chǔ)2．1注塑模CAD/CAE/CAM技術(shù)注塑模具是塑料成型加工的重要設(shè)備，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其向各個(gè)領(lǐng)域的不斷滲透，目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的現(xiàn)代化模具及塑料生產(chǎn)企業(yè)都非常重視計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用，并基本取代了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)方式。利用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)理論方法，同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)本輔助技術(shù)來進(jìn)行注塑模的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，能夠大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，從而提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力。2．1．1 注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)組成一套基本的注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)一般是由一定數(shù)量和種類的硬件系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)組成的。硬件系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)加工設(shè)備；輔助設(shè)備；計(jì)算機(jī)。軟件系統(tǒng)包括：系統(tǒng)軟件；專業(yè)應(yīng)用軟件；輔助軟件。2．1．2 注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)過程和方法傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造大致分為以下幾個(gè)步驟：1． 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模型重建；2． 模具設(shè)計(jì)；3． 模具制造；4． 試模，修模；從以上分析可以看出傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造方法存在著諸多的弊端，隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)水平的日益發(fā)展，CAD/CAE/CAM技術(shù)在現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用。使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)不僅能夠提高一次試模的成功率，而且可以使模具設(shè)計(jì)和制造在質(zhì)量，性能，成本上都有很大程度上的提升。 各環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容：1． 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)由硬件和軟件組成。其中硬件主要就是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、工作站、終端和輸出設(shè)備等。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)程序、專業(yè)應(yīng)用程序和各種輔助程序。注塑模計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的過程主要包括以下兩個(gè)環(huán)節(jié)： 。在樣品或圖紙基礎(chǔ)上利用CAD軟件進(jìn)行三維造型； 。在真實(shí)感效果評(píng)價(jià)滿意的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具CAD設(shè)計(jì)。2． 計(jì)算機(jī)輔助工程分析 CAECAE技術(shù)是一門以CAD/CAM技術(shù)水平為提高發(fā)展動(dòng)力，以高性能計(jì)算機(jī)和圖形顯示設(shè)備為發(fā)展條件，以計(jì)算力學(xué)中的邊界元、有限元、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及模態(tài)分析等方法理論為基礎(chǔ)的一項(xiàng)較新的技術(shù)。注塑成型過程中，塑料在型腔中的流動(dòng)和成型，與材料的性能、制品的形狀尺寸、成型溫度、成型速度、成型壓力、成型時(shí)間、型腔表面情況和模具設(shè)計(jì)等一系列因素有關(guān)。因此，對(duì)于新產(chǎn)品的試制或是一些形狀復(fù)雜、質(zhì)量和精度要求較高的產(chǎn)品，即使是具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工藝和模具設(shè)計(jì)人員，也很難保證一次成功地設(shè)計(jì)出合格的模具。所以，在模具基本設(shè)計(jì)完成之后，可以通過注塑成型分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，從而保證模具設(shè)計(jì)的合理性，提高模具的一次試模成功率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。注塑成型CAE分析的內(nèi)容和結(jié)果為模具設(shè)計(jì)和制造提供可靠，優(yōu)化的參考數(shù)據(jù)，其中主要包括： 。澆注系統(tǒng)的平衡，澆口數(shù)量，位置和大?。?。熔接痕的位置預(yù)測(cè)； 。型腔內(nèi)部的溫度變化； 。整個(gè)澆注系統(tǒng)要基本平衡，即要保證熔融體要同時(shí)到達(dá)，同時(shí)填充型腔； 。型腔要基本同時(shí)填充完畢； 。填充時(shí)間要盡可能短，總體注塑壓力要小，壓力損失也要小； 。填充結(jié)束時(shí)熔融料體的溫度梯度不大； 。熔接痕和氣穴位置合理，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。3． 計(jì)算機(jī)輔助制造 CAM計(jì)算機(jī)輔助制造就是借助計(jì)算機(jī)完成制造過程中的各項(xiàng)任務(wù)，包括生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備和制造工程本身。注塑模CAM的主要功能包括：。由計(jì)算機(jī)完成整個(gè)模具生產(chǎn)的工藝過程設(shè)計(jì)；。由計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行模具車間現(xiàn)場(chǎng)管理；。完成從模具產(chǎn)品的幾何模型到工藝模型的轉(zhuǎn)換；。加工程序的自動(dòng)編制；。利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行模具零件的自動(dòng)加工；。利用仿真技術(shù)測(cè)試數(shù)控刀具軌跡，檢測(cè)過切及加工表面干涉。有限元法的基本思想主要包括：。連續(xù)系統(tǒng)被假想分割成數(shù)目有限的單元，單元之間只在數(shù)目有限的節(jié)點(diǎn)處相互連接，構(gòu)成一個(gè)單元集合來代替原來的連續(xù)系統(tǒng)。由分塊近似的思想，對(duì)每個(gè)單元按一定的規(guī)則建立求解未知量與節(jié)點(diǎn)相互作用之間的關(guān)系。把所有單元的這種特性關(guān)系按一定的條件集合起來 ，引入邊界條件，構(gòu)成一組以節(jié)點(diǎn)變量為未知量的代數(shù)方程組，求解它們就得到有限個(gè)節(jié)點(diǎn)處的待求變量。所以，有限元法實(shí)質(zhì)上是把具有無限個(gè)自由度的連續(xù)系統(tǒng)理想化為只有有限個(gè)自由度的單元集合體，使問題轉(zhuǎn)化為適合于數(shù)值求解的結(jié)構(gòu)型問題。 2．2．2有限元法的特點(diǎn)1．原理清楚，概念明確；2．應(yīng)用范圍廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)；MOLDFLOW的注塑成型模擬技術(shù)經(jīng)歷了中面模型，表面模型，三維實(shí)體模型3個(gè)發(fā)展階段。2．3．1中面模型技術(shù)中面模型技術(shù)是最早出現(xiàn)的注塑成型模擬技術(shù)?；谥忻婺Ｐ偷淖⑺艹尚湍M技術(shù)能夠成功地預(yù)測(cè)充模過程中的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)分布、熔接痕位置等信息，具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：。技術(shù)原理簡(jiǎn)明，容易理解；。網(wǎng)格劃分結(jié)果簡(jiǎn)單，單元數(shù)量少；。計(jì)算量較小，即算即得；但是由于考慮到 表面模型技術(shù)仍然存在著一些缺點(diǎn)：。分析數(shù)據(jù)不完整；它除了用有限差分析求解溫度在厚度方向的差異外，基本上沒有考慮其他物理量在厚度方向上的變化。無法準(zhǔn)確解決復(fù)雜問題；隨著塑料注塑成型工藝的進(jìn)步，塑料制品的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜壁厚差異越來越大，物理量在壁厚方向上的變化變得不容忽視。真實(shí)感缺乏；由于在表面模型中，熔體僅僅沿著制品的上下表面流動(dòng)。因此，分析的結(jié)果缺乏真實(shí)感，與實(shí)際情況仍有一定的差距。 表面模型技術(shù)只是一種從二維半數(shù)值分析向三維數(shù)值分析的一種過渡。2．3．3三維實(shí)體模型技術(shù)MOLDFLOW的MPI/FLOW3D和MPI/COOL3D等模塊通過通過使用經(jīng)過驗(yàn)證的、基于四面體的有限元體積網(wǎng)格解決方案技術(shù)，可以對(duì)厚壁產(chǎn)品和厚度變化較大的產(chǎn)品進(jìn)行真實(shí)的三維模擬分析。 與中面模型或表面模型相比，由于實(shí)體模型考慮了熔體在厚度方向上的速度分量，所以其控制方程要復(fù)雜得多，相應(yīng)的求解過程也復(fù)雜得多，計(jì)算量大、計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，這是基于實(shí)體模型的注塑流動(dòng)分析目前所在的最大問題。 三種注塑成型分析技桶通過澆口流入模腔。通常，澆口的尺寸比模具的尺寸小得多，柱塞前進(jìn)的時(shí)間大約為數(shù)秒，這意味著黏性聚合物必須非常迅速地在很高的壓力下通過澆口流入模腔。過熱處理來消除。構(gòu)型體積應(yīng)變只有通過熱處理才可以消除，這常常是不現(xiàn)實(shí)的，且在許多實(shí)際情況下并不重要。凍結(jié)取向大部分產(chǎn)生于保壓階段，若使保壓時(shí)間減少至最小會(huì)使凍結(jié)取向大為減少。減少凍結(jié)取向的數(shù)值有降低模制產(chǎn)品銀紋的趨勢(shì)，從而改善尺寸熱穩(wěn)定性，制造出力學(xué)性能更穩(wěn)定的樣品。如上所述，熔融聚合物的黏度在研究注塑時(shí)是一個(gè)非常重要的性質(zhì)，但是在討論殘余應(yīng)力時(shí)卻沒有直接的意義。這是因?yàn)槿廴诰酆衔镆⒆⑺茏兞亢湍Ｖ破贩肿尤∠蛑g的關(guān)系是不容易的。因?yàn)樽⑺苤杏^察到的分子取向是模制品的初始取向和剪切應(yīng)力下降至零后而產(chǎn)生的松弛效果，可以預(yù)料，分子取向隨注塑溫度增加而減小。以同樣的方式，增加熔體溫度會(huì)增加松弛，從已知的溶劑，對(duì)很多化學(xué)藥品穩(wěn)定。它的軟化點(diǎn)為122135度，結(jié)晶度愈高其軟化點(diǎn)也愈高。它的著火點(diǎn)是340度，自燃溫度為349度，是一種易燃物品。聚乙烯耐熱氧化性能較好，但耐光氧化性能較差，通常在紫外線照射下易與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)而使性能變差。為了提高聚乙烯制品的光氧化性能，在配方中可加入穩(wěn)定劑。（2）聚乙烯按照密度進(jìn)行分類，大致可以分為以下幾種：。低密度聚乙烯LDPE，密度為0。9100。925G/MM3；，應(yīng)把制件浸在80度的溶液介質(zhì)中，處理12小時(shí)，這樣即可提高制品的強(qiáng)度又可減小制品的變形。（4）主要用途LDPE可用于制造塑料管，塑料板，塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪，軸承等；HDPE常用于塑料薄膜，軟管，塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等。2．聚丙烯PP（1）基本特性聚丙烯無色，無味，無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明，更輕。密度僅為0。900。91G/CM3。它不吸水，光澤好，易著色。PS密度為1。05G/CM3，熔化溫度為150180度，熱分解溫度為300度。能燃燒，燃燒時(shí)變軟，起泡，發(fā)出濃黑的煙和特殊的臭味，放出的氣體有輕微毒性。PS有良好的電氣性能，它的介電損耗小，耐電弧性好，是機(jī)電和電子工業(yè)常用的材料，也是僅次于三聚氰胺甲醛塑料和聚四氟乙烯等的優(yōu)良材料。它對(duì)化學(xué)藥品穩(wěn)定，耐一般的酸，堿，鹽，但溶于芳香烴，氯化烴，酮和酯類。它不吸濕，在紫外線作用下易變色中，處理23小時(shí)，緩慢降溫至室溫，消除制品中的內(nèi)應(yīng)力。（3）主要用途在工業(yè)上可用于制作儀表外殼，燈罩，化學(xué)儀器零件，透明模型等。在電氣方面用做良好的絕緣材料，接線盒，電池盒等。在日用品方面廣泛用于包裝材料，容器，玩具等。4聚氯乙烯PVC PVC樹脂是白色粉末狀固體，結(jié)晶度為5%，不溶于水，酒精和汽油，在醚，酮，芳香烴和氯代烷中能熔脹或溶解。它沒有明顯的溶點(diǎn)，130度下軟化可塑，180度下可流動(dòng)，140度開始熱分解，放出氯化氫，逐漸變黃變黑。在明火上難燃，燃燒時(shí)冒白煙，火焰呈黃綠色，并發(fā)出刺鼻的氣味，火源移開后即能自熄。PVC在常溫下不與濃鹽酸，硫酸和50%的硝酸反應(yīng)，能經(jīng)得起20%濃度的燒堿浸泡而不會(huì)迅速破壞。（2）成型特點(diǎn)PVC在成型溫度。ABS的分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使它不易結(jié)晶而呈無定型狀態(tài)，因而具有低的熔體黏度，低的收縮率和良好的成型性。ABS的熱變形溫度隨丁二烯的含量增加而降低，一般在6570度；絕緣性能也很好。它還具有很好的電鍍性，經(jīng)過特殊的前處理，與金屬鍍層結(jié)合很牢固，常用來制作銘牌，裝飾性零件及工藝品。（2）成型特點(diǎn)。不同品級(jí)的原料塑化溫度略有差異，機(jī)筒溫度可控制在160220度范圍內(nèi)，噴嘴溫度在170180度范圍內(nèi)；。注塑壓力在60120MPA，壁厚，澆口截面較大時(shí)，注塑壓力可略低一些；而壁薄，流道較長(zhǎng)時(shí)，注塑壓力可提高至130150MPA；。注塑熔體流速以緩防水分在成型時(shí)，高溫下水解使制品產(chǎn)生熱應(yīng)力變形和鼓泡。成型收縮率為1。5%，模具設(shè)計(jì)也應(yīng)預(yù)留尺寸。（2）成型特點(diǎn)尼龍制品可按一般熱塑性塑料通用方法成型。一般情況下尼龍中還添加填料，穩(wěn)定劑，防老化劑和抗此紫外線劑。尼龍具有較低的熔體黏度，熔點(diǎn)與分解溫度相差甚遠(yuǎn)，因此加工工藝條件容易控制。它的熔體流動(dòng)性好，故充模性也好。（3）主要用途由于尼龍有較好的力學(xué)性能，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械，汽車，化工，電器行業(yè)，如軸承，齒輪，滾子，輥軸，滑輪，泵葉輪，風(fēng)扇葉片，蝸輪，高壓密封扣圈，墊片，閥座，輸油管，儲(chǔ)油容器，繩索，傳動(dòng)帶，電池箱，電器線圈等到零件。7．聚碳酸酯PCPC其密度為1。2G在機(jī)械上主要用作各種齒輪，蝸輪，蝸桿，齒條，凸輪，芯軸，軸承，滑輪，鉸鍵，螺母，墊圈，泵葉輪，燈罩，節(jié)流閥，潤(rùn)滑油輸油管，各種外殼，蓋板，容器，冷凍和冷卻裝置零件等。在電氣方面2．5．2熱固性塑料熱固性塑料的形狀穩(wěn)定性，絕緣性能，機(jī)械物理性能和老化性能均比普通熱塑性塑料好。熱固性塑料是經(jīng)過特定的條件加熱，使的設(shè)計(jì)方案。1． 注塑噴嘴溫度低 在注中的揮發(fā)成分。2．6．5熔接痕熔接痕WELD LINE屬于產(chǎn)品表觀質(zhì)量缺陷，它是產(chǎn)品注塑過程中兩股以上的熔融樹脂流相匯合所產(chǎn)生的細(xì)線狀缺陷。其產(chǎn)生原因及相關(guān)解決方法如下：1．熔體流動(dòng)性不足，料溫較低在低溫的情況下，聚合物熔體的流動(dòng)，匯合性能降低，容易發(fā)生熔接痕現(xiàn)象。對(duì)此，可以適當(dāng)提高料筒和注塑噴嘴的溫度，同時(shí)降低冷卻介質(zhì)的流速，流量，保證一定的模溫。一般情況下，熔接痕部位強(qiáng)度較差，通?？梢酝ㄟ^局部加熱的方法提高制品發(fā)生熔接痕部位的溫度，從而保證塑件的整體強(qiáng)度。對(duì)于必須采用低溫成型塑件薄壁，厚薄懸殊或是嵌件過多都有可能產(chǎn)生熔接痕。在熔體沖模的過程中，由于薄壁位置充模阻力較大，因此熔體分1． 此時(shí)系統(tǒng)會(huì)彈出網(wǎng)格劃分對(duì)話框2． 單擊ADVANCED高級(jí)按鈕，在GLOBAL EDGE LENGTH網(wǎng)格全局邊長(zhǎng)文本框中填入你所希望的網(wǎng)格大小。一般情況下，系統(tǒng)會(huì)給出一個(gè)推薦的網(wǎng)格大小，但是在某些情況下可能并不適合。網(wǎng)格的邊長(zhǎng)一般是產(chǎn)品最小壁厚的1。52倍，這樣能夠基本保證分析的精度。當(dāng)然，網(wǎng)格越小分析精度越高，然而模型修改的復(fù)雜程度和系統(tǒng)的計(jì)算量都將大大提高。MPI在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，一般僅在產(chǎn)品平直區(qū)域保證網(wǎng)格大小與